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谷歌突破量子计算200秒

品学兼优 2019-10-24 10:45:07
  所谓的量子优越性是要做到经典计算机无法做到的事情,谷歌显然没有做到这一点。量子计算200秒=地球最强超算1万年的突破,现在谷歌以最隆重的形式对外官宣,超过计算机识别猫、盖过AlphaGo横空出世。
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  而且谷歌CEO还难掩激动地介绍,这就像飞机最初被发明的时刻——莱特兄弟的飞机第一次只飞了12分钟,但它证明了飞机飞行的可能性。

  这是一个历史性时刻,谷歌也首次透露,已经为此埋头攻坚了13年。

  量子优越性首次实现

  Quantum Supremacy,伊万卡口中的“量子霸权”,谷歌更倾向于翻译为量子优越性。

  直白来说,量子优越性就是在未来的某个时刻,功能强大的量子计算机可以完成经典计算机几乎不可能完成的任务。

  比如在一天之内破解原本几万年才能破解的密码、实现通用人工智能、快速模拟分子模型。

  此前对于这样的里程碑突破,都处于设想阶段,从未被实现。

  但一个月前,谷歌的论文草稿,“意外”在NASA官网发布,结果非常震撼,称200秒的量子计算实现了最强超算1万年的结果。

  但不料论文匆匆下架,反而引起更大关注。

  当时舆论炸了锅,有认为谷歌沦为“神棍”瞎咋呼的,也有认为出于美国国家安全被下架……

  更有竞争对手直接攻击,IBM就甚至专门发表了一篇论文,质疑谷歌“误导大众”。

  而现在,论文正式在Nature上发表,谷歌CEO劈柴哥骄傲官宣谷歌AI团队实现了量子优越性,还在博客中强调:

  “就像第一枚火箭成功地脱离地球引力,飞向太空边缘。这一突破向我们展示了什么是可能的,并把看似不可能实现的事物推到了我们面前。

  这就是这一里程碑对量子计算世界的意义:一个充满可能性的时刻。”

  皮猜还说,谷歌为此已经努力了13年。并且一度因为进展有限而沮丧。

  在量子计算上,谷歌的攻坚从13年前开始。

  2006年,谷歌科学家Hartmut Neven开始探索一个新的idea——用量子计算来加快机器学习的速度,并催生了谷歌AI量子团队。

  接着2014年,美国物理学会院士John Martinis加入了谷歌,担任谷歌量子硬件首席科学家,领导构建量子计算机的工作。

  两年后,量子计算理论首席科学家Sergio Boixo在Nature Communications上发表了相关论文,最终将团队的工作重点聚焦到了量子优势性计算任务上来。

  这是一场科研的马拉松,一切都从零起步。即使对于谷歌的明星团队来说,这样的工作也一样是巨大的挑战。

  实际上,在去年10月之前,谷歌在量子优越性方面的进展始终有限。

  然而万万没想到,2018年10月加州野火扑不灭,出于安全考虑,谷歌不得不短暂关闭位于圣克拉拉的实验室,一众科学家也被迫休假。

  但就在这期间,反而催生出新思路,然后实现了真正的跃迁。

  皮猜还感慨,量子计算并非明确性的未来,要相信并坚定认为能实现,并不容易。

  但谷歌内部始终相信,量子计算可以加速解决世界上一些最紧迫的问题。量子计算能为人类在分子尺度上理解和模拟自然界提供前所未有的良机。

  皮猜还说,量子计算将是对人们在经典计算机上所做工作的伟大补充,量子给计算带来了一个完整的循环。

  不过,即便现在里程碑时刻已经到来,皮猜也提醒说,这只是证明可方向可行性,还不是马上大规模商用发挥效用的时刻,我们需要继续攻坚,需要继续砥砺前行。

  无意的泄露

  就像开头说的,谷歌这项量子优越性的研究,在Nature发表之前,就在NASA官网短暂出现过。

  那么问题来了,为什么是NASA发布?为什么上架不久便撤回了呢?

  根据《金融时报》报道,谷歌去年已经和NASA展开合作,并立下flag:2019年实现量子优越性,就是让量子计算机的运算能力远超经典计算机,完成经典计算机做不到的计算。

  计划是把量子计算机上运行的结果,与经典仿真 (在经典计算机上模拟量子电路) 进行比较。

  双方合作用的量子芯片叫Bristlecone,有72个量子比特。Bristlecone必须把超导电路维持在绝对零度附近,所以没法搬离谷歌的实验室,NASA研究人员只能通过谷歌云API远程连接芯片。

  按照约定,双方2019年初在NASA最强的超级计算机Pleiades上对运行仿真所需的软件进行编码,并在今年7月,比较量子电路仿真和谷歌量子计算机硬件的结果。

  谷歌和NASA一直持乐观态度,但业界也有人这个flag要倒。阿里巴巴数据基础设施和搜索技术部门的研究人员发表了一篇论文,认为要实现量子优越性可能需要错误率更低的量子芯片。

  南加州大学量子信息科学与技术中心主任Daniel Lidar也对此表示怀疑。他接受麻省理工科技评论时说:“(实现量子优越性)似乎还需要其他方式抑制错误。”

  如果通过了同行评审,就意味着flag没有倒,且量子计算将进入一个新的时代。

  那为什么NASA发布论文不久便撤回了呢?

  《财富》杂志报道说,那时研究成果还没有经过完整的同行评审。

  如今只过了一个月,论文便登上了Nature,可信度大大提升,量子计算的新时代真正到来。

  量子力学中物体的状态正是在这种叠加状态空间中演化,因此只需53个量子比特就可以模拟1016种状态,谷歌把这个实现量子优越性的量子处理器叫做“Sycamore”由54个transmon量子比特的二维阵列组成,与周围的4个比特相耦合。

关键词: 谷歌 量子计算

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